高中物理 第二章 恒定电流 7.闭合电路欧姆定律学案 新人教A版选修3-1精编.doc

用心爱心专心

2.7闭合电路欧姆定律同步学案
[要点导学]
1．闭合电路的欧姆定律
（1）闭合电路的组成：①内电路：电源内部的电路，其电阻称为内电阻，内电阻所降落的电压称为内电压；②外电路：电源外部的电路,其两端电压称为外电压或路端电压；③内、外电压的关系：E=U+U/.
(2)闭合电路欧姆定律的内容：闭合电路里的电流，跟电源的电动势成_______，跟整个电路的电阻成__________.
公式：，公式的适用条件：外电路为纯电阻电路。
图12—7—1
（3）路端电压与电流的关系图象(U—I图象)是一条_________线．该线与纵轴交点的值表示__________，该线的斜率表示__________；据U=E-Ir画出电源的U一I图象。如图l2—7一l所示。
2．路端电压U与外电阻R之间的关系：
①当外电阻R增大时，根据可知，电流I减小(E和r为定值)，内电压Ur减小，根据U外=E-Ur可知路端电压增大．
②当外电阻R减小时，根据可知电流I增大，内电压Ur增大，根据U外=E-Ur可知路端电压减小．
3．关于全电路欧姆定律的动态应用
全电路欧姆定律之中的动态分析的具体步骤大体如下：
(1)判断动态源及动态源总电阻的变化．进而判断闭合电路总电阻的变化情况．
(2)依据，判断闭合电路干路电流的变化情况．
(3)依据U=E-Ir，判断外电路电压(路端电压)的变化情况．
(4)依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化．
4．关于电源的功率问题
(1)如图l2—7—2所示，电阻R与电源构成的一个闭合电路．电源的电动势为E，内电阻r，则：
图12—7—2
E、r
R
S
电源消耗的总功率用P总=______求解；
电源的输出功率用P出=________求解；
电源的内耗功率用P耗=________求解．
定值电阻的发热功率亦可用PR=I2R
电源的效率为%
值得注意的是，若外电路是纯电阻电路，部分电路的欧姆定律适用：P=I2R=U2／R．电源的输出功率P外=UI=I2R=U2／R．同样能量守恒的方程也就有：EI=UI+I2r或EI=I2R+I2r,或EI=U2/R+I2r。若外电路是非纯电阻电路，能量守恒方程只有：EI=IU+I2r.
(2)电源的输出功率的变化：
①当∣R一r∣越大，电源的输出功率P出越______；∣R-r∣越小,电源的输出功率
P出越___________．
②当∣R—r∣=0时，即R=r时．电源的输出功率最大为.
[范例精析]
例1如图12—7—3所示，电源电动势E=1.5V，内阻r=0.5Ω，电阻R1=R2，当合上电键S1时，通过电源的电流为1A。求：电键S1、S2都合上时通过电源的总电流和电源两端的电压。
图12—7—3
解析要求通过电源的电流，还需要知道外电路的总电阻。当S1合上时根据闭合电路欧姆定律有：I1=E/（R1+r）得：R1=E/I1-r=1Ω
S1、S2都合上时有：
I=E/（R总+r）=1.5A
路端电压U外=E-Ir=0.75V
拓展本题让学生简单运用闭合电路欧姆定律处理问题，让学生知道总电阻是二分之一，电流是二倍关系只有在电压不变的情况下才成立，由于电源存在内阻，路端电压将随着外电路电阻的变化而变化。
例2图12—7—4所示，当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时．三个灯泡亮度的变化情况是()
L1
L2
L3
P
E、r
图12—7—4
A．L1变亮，L2和L3皆变暗
B．L1变亮，L2不能确定，L3变暗
C．L1变暗，L2变亮，L3也变亮
D．L1变亮，L2变亮，L3变暗
解析：当P向右移动时，滑动变阻器的电阻减小，则总电阻减小，总电流增大，内电压增大，路端电压减小，所以L3变亮；因为U3变大，且路端电压变小，所以L1变暗；总电流变大，又I1变小的，所以L2的电流增大，L2变亮。因此，本题的正确选项应为C.
拓展电路中任一局部发生变化，将引起各处的电流和电压的变化。判断这类问题，可以先从局部的变化推出总电流、路端电压的变化，再根据串、并联电路的特点以及部分电路欧姆定律作出相应的判断。
例3如图12—7—5中电阻R1=14Ω，R2=9Ω，合上电键S1时，电压表示数为2.8V，当S1、S2都合上时，电压表示数为2.5V。求电源电动势和内阻。
图12—7—5
解析根据闭合电路欧姆定律来求电动势和内阻，一个方程中有两个未知的量，而题中给了两种情况下电压表的两次示数，因此可以列出两个方程：
E=U1+U1r/R1
E=U2+U2r/R12
（其中R12是电阻R1、R2并联后的总电阻）
解得：E=3V，r=1Ω
拓展本题给出了根据闭合电路欧姆定律测量电源电动势和内阻的方法，由于定律表达式中包含两个要测量的量，所以至少要进行两次实验，取得两组数据，列出方程组进行求解。实际测量中为了减小误差往